多旋翼飛行器：從原理到實踐 教學(xué)大綱、授課計劃 全權(quán)

《多旋翼飛行器：從原理到實踐》教學(xué)大綱課程信息課程名稱：多旋翼飛行器：從原理到實踐課程類別：素質(zhì)選修課/專業(yè)基礎(chǔ)課課程性質(zhì)：選修/必修計劃學(xué)時：64計劃學(xué)分：4先修課程：無選用教材：《多旋翼飛行器：從原理到實踐》，全權(quán)、李大偉、楊炯、單上求、王培、崔根主編，2023年，電子工業(yè)出版社教材。適用專業(yè)：本課程可作為本科低年級、高職等學(xué)生群體的多旋翼飛行器的課程，同時也適合作為廣大多旋翼飛行器愛好者的人門參考課程。課程負責(zé)人：二、課程簡介該課程首先介紹了多旋翼飛行器的基本概念、飛行原理、發(fā)展歷史等內(nèi)容;然后，對其系統(tǒng)組成以及機架、動力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)等重要組成部分進行了詳細介紹;最后，介紹了組裝調(diào)試、操控和維護、行業(yè)應(yīng)用和發(fā)展等知識。理論講解和實踐操作的有機融合，做到了內(nèi)容的全面與細致，也在處處講解安全操作,培養(yǎng)學(xué)生的安全意識。三、課程教學(xué)要求序號專業(yè)畢業(yè)要求課程教學(xué)要求關(guān)聯(lián)程度1工程知識覆蓋了多旋翼飛行器的方方面面，兼具基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性，包含多旋翼無人機概念層面、系統(tǒng)層面和未來發(fā)展層面的總體認知，又包含對機架、動力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和自駕儀等細致介紹和實踐，還有整機的組裝、調(diào)試、飛行與維護。不僅如此，還提供了具有貨架產(chǎn)品性質(zhì)的教具清單和公開視頻。L2問題分析隨著材料、芯片及人工智能等技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能化、信息化和自動化的時代已然到來。借助這股浪潮，無人機行業(yè)蓬勃發(fā)展，各式各樣的無人機在軍民領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。H3設(shè)計/開發(fā)解決方案本課程的編排采用“總-分-總”結(jié)構(gòu)，首先讓學(xué)生對多旋翼系統(tǒng)建立宏觀印象，再深入細節(jié)，最后回到整機的組裝、調(diào)試、飛行以及維護等內(nèi)容。H4研究L5使用現(xiàn)代工具L6工程與社會學(xué)生能夠意識到飛行器知識的重要性，不僅要有良好的思想道德素質(zhì)、科學(xué)文化素質(zhì)、專業(yè)技能和健康的身體，而且要有良好的心理素質(zhì)，勇于承擔(dān)責(zé)任，能夠承受失敗與挫折等。L7環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展L8職業(yè)規(guī)范L9個人和團隊1.學(xué)會個人發(fā)展和團隊合作，提高個人和團隊的綜合素質(zhì)。2.學(xué)會與他人合作和溝通，建立良好的人際關(guān)系和團隊合作氛圍。H10溝通1.學(xué)會進行有效的溝通和表達，與客戶、同事和上級保持良好的溝通和協(xié)作。2.學(xué)會進行跨文化溝通和合作，提高國際化視野和跨文化交流能力。M11項目管理L12終身學(xué)習(xí)1.學(xué)會進行自我學(xué)習(xí)和自我提升，不斷提高自身的專業(yè)水平和創(chuàng)新能力。2.學(xué)會進行終身學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，不斷拓展職業(yè)領(lǐng)域和發(fā)展空間。H注：“課程教學(xué)要求”欄中內(nèi)容為針對該課程適用專業(yè)的專業(yè)畢業(yè)要求與相關(guān)教學(xué)要求的具體描述。“關(guān)聯(lián)程度”欄中字母表示二者關(guān)聯(lián)程度。關(guān)聯(lián)程度按高關(guān)聯(lián)、中關(guān)聯(lián)、低關(guān)聯(lián)三檔分別表示為“H”“M”或“L”?！罢n程教學(xué)要求”及“關(guān)聯(lián)程度”中的空白欄表示該課程與所對應(yīng)的專業(yè)畢業(yè)要求條目不相關(guān)。四、課程教學(xué)內(nèi)容章節(jié)名稱主要內(nèi)容重難點關(guān)鍵詞學(xué)時類型1緒論基本概念多旋翼操控原理和性能評估多旋翼發(fā)展歷史了解概念、操控原理和多旋翼的發(fā)展歷史。4理論+實操2系統(tǒng)基本組成總體介紹機架動力系統(tǒng)通信系統(tǒng)飛行控制系統(tǒng)載荷系統(tǒng)了解機架、動力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)以及載荷系統(tǒng)。將從功能、工作原理和關(guān)鍵參數(shù)等幾個方面對各個系統(tǒng)展開介紹。10理論+實操3機架設(shè)計和參數(shù)測量坐標(biāo)系和歐拉角布局設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計重心和轉(zhuǎn)動慣量測量課堂實踐：歐拉角實驗課堂實踐:轉(zhuǎn)動慣量測試實驗了解歐拉角的姿態(tài)表示方法；深刻理解坐標(biāo)系和姿態(tài)表示方法以及濾波器和控制器的設(shè)計。6理論+實操4動力系統(tǒng)配置和設(shè)計問題描述動力系統(tǒng)建模性能估算動力系統(tǒng)設(shè)計課堂實踐:電池的充放電測試課堂實踐：電調(diào)校準課堂實踐：拉力和力矩測試實踐課堂實踐:動力系統(tǒng)的優(yōu)化選型測試理解多旋翼動力系統(tǒng)建模方法，學(xué)會估算多旋翼的一系列性能指標(biāo)；了解多旋翼在線性能評估的網(wǎng)站/paper/9理論+實操5通信系統(tǒng)配置和測試無線電通信原理遙控器和接收機數(shù)據(jù)傳輸圖像傳輸自組網(wǎng)傳輸課堂實踐:遙控器與接收機對頻課堂實踐:遙控器設(shè)置課堂實踐:遙控器校準課堂實踐：數(shù)傳設(shè)備的調(diào)試課堂實踐:數(shù)傳設(shè)備的遠距調(diào)試課堂實踐:圖傳設(shè)備的調(diào)試課堂實踐:圖傳設(shè)備的遠距調(diào)試本章包括四個部分，首先介紹了無線電通信原理，然后分別圍繞遙控器和接收機、數(shù)傳設(shè)備、圖傳設(shè)備三個方面，介紹了相關(guān)基礎(chǔ)知識和配置方法。8理論+實操6自駕儀校準和姿態(tài)控制調(diào)試傳感器原理和校準狀態(tài)估計姿態(tài)控制和調(diào)試課堂實踐:加速度計校準課堂實踐：磁力計校準課堂實踐:濾波器參數(shù)調(diào)節(jié)課堂實踐:姿態(tài)控制PID調(diào)參本章具體包括以下內(nèi)容:--些常用傳感器的測量原理和校準方法、濾波和估計原理、控制原理、PID控制及姿態(tài)控制調(diào)參。7理論+實操7組裝和位置控制調(diào)試多旋翼組裝多旋翼調(diào)試課堂實踐:多旋翼組裝課堂實踐:多旋翼懸停調(diào)試了解多旋翼各部分組件的作用及工作原理；掌握如何組裝一架多旋翼、多旋翼起飛前的調(diào)試流程以及如何調(diào)試多旋翼飛行器的位置控制器。7理論+實操8操控和維護法律法規(guī)飛前準備遙控器飛行操控地面站飛行操控常見的故障及維修課堂實踐:多旋翼遙控飛行模擬操作課堂實踐:地面站航線飛行軟件仿真了解我國目前關(guān)于民用無人駕駛飛行器管制的相關(guān)法律法規(guī)以及如何申請飛行空域；掌握我國民用無人駕駛飛行器管制的法律法規(guī)框架，多旋翼起飛前應(yīng)該辦理的手續(xù)、如何做飛行前準備，以及多旋翼遙控器和地面站操作方法。7理論+實操9展望多旋翼的新設(shè)計多旋翼的新應(yīng)用反無人機技術(shù)多旋翼的新發(fā)展了解多旋翼的新布局，掌握多旋翼在民用和軍用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，可以簡述反無人機技術(shù)以及多旋翼的新發(fā)展。6理論+實操五、考核要求及成績評定序號成績類別考核方式考核要求權(quán)重（%）備注1期末成績期末考試考試50百分制，60分為及格2平時成績課后作業(yè)9次40優(yōu)、良、中、及格、不及格3平時表現(xiàn)出勤情況10兩次未參加課程則無法獲得學(xué)分注：此表中內(nèi)容為該課程的全部考核方式及其相關(guān)信息。六、學(xué)生學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)方法建議1.通過開展課堂討論、實踐活動，增強的團隊交流能力，學(xué)會如何與他人合作、溝通、協(xié)調(diào)等等。2.通過思考，加深自己的興趣，鞏固知識點。3.進行練習(xí)和實踐，提高自己的技能和應(yīng)用能力，加深對知識的理解和記憶。學(xué)生課外閱讀參考資料《多旋翼飛行器：從原理到實踐》，全權(quán)、李大偉、楊炯、單上求、王培、崔根主編，2023年，電子工業(yè)出版社教材。七、課程改革與建設(shè)本課程在多旋翼飛行器理論講解和實踐操作方面盡量做到了有機融合。在理論方面，講解了實踐操作過程中所需的基本原理，使學(xué)生“知其所以然”;在實踐方面，本書涵蓋了二十多個課堂實踐，并提供了細致的操作步驟及操作演示視頻。其次,平時對學(xué)生的考核內(nèi)容包括出勤情況、學(xué)生的課后作業(yè)、課堂討論等方面，占期末總評的50%。期末考試成績占期末總評的50%。制訂人簽字：教研室主任簽字：院部負責(zé)人簽字：修訂時間：年月日教學(xué)日歷（20xx～20xx學(xué)年第x學(xué)期）開課學(xué)院開課專業(yè)講授學(xué)時32課程名稱多旋翼飛行器：從原理到實踐授課教師實踐/實驗學(xué)時32授課年級授課班級總學(xué)時64使用教材《多旋翼飛行器：從原理到實踐》參考書目《多旋翼飛行器：從原理到實踐》校歷周次授課內(nèi)容分章節(jié)題目第1周第1章緒論（4學(xué)時）1.1基本概念（1學(xué)時）1.2多旋翼操控原理和性能評估（1學(xué)時）1.3多旋翼發(fā)展歷史（2學(xué)時）第2周第2章系統(tǒng)基本組成（4學(xué)時）2.1總體介紹（1學(xué)時）2.2機架（1學(xué)時）2.3動力系統(tǒng)（2學(xué)時）第3周第2章系統(tǒng)基本組成（4學(xué)時）2.3動力系統(tǒng)（1學(xué)時）2.4通信系統(tǒng)（2學(xué)時）2.5飛行控制系統(tǒng)（1學(xué)時）第4周第2章系統(tǒng)基本組成（2學(xué)時）2.5飛行控制系統(tǒng)（1學(xué)時）2.6載荷系統(tǒng)（1學(xué)時）第3章機架設(shè)計和參數(shù)測量（2學(xué)時）3.1坐標(biāo)系和歐拉角（1學(xué)時）3.2布局設(shè)計（1學(xué)時）第5周第3章機架設(shè)計和參數(shù)測量（4學(xué)時）3.2布局設(shè)計（1學(xué)時）3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計、3.4重心和轉(zhuǎn)動慣量測量（1學(xué)時）3.5.1課堂實踐：歐拉角實驗（1學(xué)時）3.5.2課堂實踐:轉(zhuǎn)動慣量測試實驗（1學(xué)時）第6周第4章動力系統(tǒng)配置和設(shè)計（4學(xué)時）4.1問題描述、4.2動力系統(tǒng)建模（1學(xué)時）4.3性能估算（2學(xué)時）4.4動力系統(tǒng)設(shè)計（1學(xué)時）第7周第4章動力系統(tǒng)配置和設(shè)計（4學(xué)時）4.4動力系統(tǒng)設(shè)計（1學(xué)時）4.5.1課堂實踐:電池的充放電測試（1學(xué)時）4.5.2課堂實踐：電調(diào)校準（1學(xué)時）4.5.3課堂實踐：拉力和力矩測試實踐（1學(xué)時）第8周第4章動力系統(tǒng)配置和設(shè)計（1學(xué)時）4.5.4課堂實踐:動力系統(tǒng)的優(yōu)化選型測試（1學(xué)時）第5章通信系統(tǒng)配置和測試（3學(xué)時）5.1無線電通信原理（1學(xué)時）5.2遙控器和接收機（1學(xué)時）5.3數(shù)據(jù)傳輸、5.4圖像傳輸（1學(xué)時）第9周第5章通信系統(tǒng)配置和測試（4學(xué)時）5.5自組網(wǎng)傳輸（1學(xué)時）5.6.1課堂實踐:遙控器與接收機對頻、5.6.2課堂實踐:遙控器設(shè)置（1學(xué)時）5.6.3課堂實踐:遙控器校準（1學(xué)時）5.6.4課堂實踐：數(shù)傳設(shè)備的調(diào)試、5.6.5課堂實踐:數(shù)傳設(shè)備的遠距調(diào)試（1學(xué)時）第10周第5章通信系統(tǒng)配置和測試（1學(xué)時）5.6.6課堂實踐:圖傳設(shè)備的調(diào)試、5.6.7課堂實踐:圖傳設(shè)備的遠距調(diào)試（1學(xué)時）第6章自駕儀校準和姿態(tài)控制調(diào)試（3學(xué)時）6.1傳感器原理和校準（2學(xué)時）6.2狀態(tài)估計（1學(xué)時）第11周第6章自駕儀校準和姿態(tài)控制調(diào)試（4學(xué)時）6.2狀態(tài)估計（1學(xué)時）6.3姿態(tài)控制和調(diào)試（1學(xué)時）6.4.1課堂實踐:加速度計校準、6.4.2課堂實踐：磁力計校準、6.4.3課堂實踐:濾波器參數(shù)調(diào)節(jié)（1學(xué)時）6.4.4課堂實踐:姿態(tài)控制PID調(diào)參（1學(xué)時）第12周第7章組裝和位置控制調(diào)試（4學(xué)時）7.1多旋翼組裝（2學(xué)時）7.2多旋翼調(diào)試（2學(xué)時）第13周第7章組裝和位置控制調(diào)試（3學(xué)時）7.3.1課堂實踐:多旋翼組裝（2學(xué)時）7.3.2課堂實踐:多旋翼懸停調(diào)試（1學(xué)時）第8章操控和維護（1學(xué)時）8.1法律法規(guī)（1學(xué)時）第14周第8章操控和維護（4學(xué)時）8.2飛前準備（1學(xué)時）8.3遙控器飛